CN115304249A - 石英坩埚熔制前底部合成砂扬砂装置及扬砂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供石英坩埚熔制前底部合成砂扬砂装置及扬砂方法，涉及石英坩埚熔制装置技术领域，包括储料组件、散砂器，所述散砂器包括连接件、锥形分布板，所述连接件的一端与所述储料组件连接，所述连接件的另一端与所述锥形分布板固定连接，所述锥形分布板距石英坩埚底部120‑220mm，所述锥形分布板的斜面与水平面的夹角为27°‑35°，储料组件通过连接件与锥形分布板连接，所述锥形分布板距石英坩埚底部120‑220mm，石英坩埚在预定的位置自传，打开储料组件的底部，将高纯砂落到所述锥形分布板上，通过所述锥形分布板将高纯砂分散到石英坩埚的底部，用锥形分布板代替工作人员手工散料，将扬砂的高度降低，避免高纯砂散落到石英坩埚外面，减少原料高纯砂的浪费。
Description
技术领域
本发明属于石英坩埚熔制铺砂装置技术领域，具体涉及一种石英坩埚熔制前底部合成砂扬砂装置及扬砂方法。
背景技术
石英玻璃坩埚目前主要靠高温电弧法熔制，在石英坩埚熔制之前，需要将高纯砂倒入模具内表面，利用离心力作用和成型棒手工成型，形成已成型的粉料腔，然后向已成型的粉料腔内底部铺设高纯砂，铺设完毕后，将已成型的粉料腔的旋转装置回转到电极棒处，然后将电极起弧并插入已成型的粉料腔内，使其快速融化成坩埚形状石英，经过冷却后取出，即完成一个石英坩埚的毛坯生产。
现有技术在已成型的粉料腔内底部铺设高纯砂时，通常操作人员在保持旋转的已成型的粉料腔上面进行手工扬砂，由于操作人员的手在已成型的粉料腔的外面工作，高纯砂容易洒出至已成型的粉料腔外，导致高纯砂的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够减少高纯砂浪费的石英坩埚熔制前底部合成砂扬砂装置。
还提供了一种石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，用于在已成型的粉料腔底部铺撒高纯砂，包括储料组件、散砂器，所述储料组件用于储存高纯砂，所述散砂器包括连接件、锥形分布板，所述连接件的一端与所述储料组件连接，所述连接件的另一端与所述锥形分布板固定连接，所述锥形分布板距已成型的粉料腔底部140-240mm，所述锥形分布板的斜面与水平面的夹角为27°-35°。
优选地，所述锥形分布板上设置数个散料孔。
优选地，所述散料孔的直径为2mm-2.5mm。
优选地，所述散料孔之间的轴心距为5mm-10mm。
优选地，所述连接件包括连接竖杆、紧固抱箍，所述连接竖杆为3个以上，所述连接竖杆在所述锥形分布板上均匀分布，所述连接竖杆的一端与所述紧固抱箍连接，所述连接件的另一端与所述锥形分布板固定连接，所述紧固抱箍抱紧在所述储料组件上。
优选地，所述储料组件包括料筒、送料管，所述料筒的底部与所述送料管的一端连接，所述送料管的另一端被所述紧固抱箍抱紧。
优选地，所述送料管上设置气动阀。
优选地，所述送料管被所述紧固抱箍抱紧的一端距锥形分布板的顶部30-60mm。
优选地，所述石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置还包括往复组件，所述往复组件包括：底板、导轨、丝杆、驱动件、架体，所述底板的两侧固定安装所述导轨，所述底板的一端安装所述驱动件，所述导轨与架体滑动连接，所述丝杆的端部与所述驱动件连接，所述丝杆的杆体中部与所述架体连接，所述架体与所述储料组件连接。
优选地，所述往复组件还包括支撑架，所述料筒安装在所述支撑架上。
优选地，所述石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置还包括支撑杆，所述底板能够沿所述支撑杆上下移动。
一种石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂方法，使用如上所述的石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，包括以下步骤：
S1：所述驱动件驱动所述丝杆转动，所述丝杆转动带动所述架体沿着所述导轨滑动至最大长度，使所述锥形分布板的轴心与所述已成型的粉料腔的轴心同轴；
S2：所述已成型的粉料腔自转，所述料筒的石英砂开始下料，打开所述驱动件，所述驱动件驱动所述丝杆转动，所述架体开始左右往复移动，带动所述锥形分布板在所述已成型的粉料腔的半径内左右移动。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过设置石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，储料组件通过连接件与锥形分布板连接，所述锥形分布板距已成型的粉料腔底部140-240mm，已成型的粉料腔在预定的位置自转，打开储料组件的底部，将高纯砂落到所述锥形分布板上，通过所述锥形分布板将高纯砂分散到已成型的粉料腔的底部，用锥形分布板代替操作人员手工散料，一方面可以将扬砂的高度降低，避免高纯砂散落到已成型的粉料腔外面，减少原料高纯砂的浪费，且扬砂的高度降低，使得高纯砂不易粘贴在已成型的粉料腔的侧壁上；另一方面，所述锥形分布板代替操作人员手工扬砂，降低了劳动强度，节省了人力；再一方面，所述锥形分布板与所述储料组件配合能够进行持续扬砂活动，且使得扬砂的用量及扬砂的速度一致，进而已成型的粉料腔的品质一致；又一方面，所述锥形分布板距已成型的粉料腔底部140-240mm，所述锥形分布板的斜面与水平面的夹角为27°-35°，使得高纯砂下落至锥形分布板上后能够沿所述锥形分布板的下面滑落。
附图说明
图1为散砂器结构示意图。
图2为石英坩埚熔制前底部高纯砂扬沙装置正视图。
图3为往复组件俯视图。
图4为往复组件结构示意图。
图中：石英坩埚熔制前底部高纯砂扬沙装置10、已成型的粉料腔20、储料组件100、料筒110、送料管120、散砂器200、连接件210、连接竖杆211、紧固抱箍212、锥形分布板220、散料孔221、往复组件300、底板310、导轨320、丝杆330、驱动件340、架体350、支撑架360、支撑杆400。
具体实施方式
以下结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
请参看图1及图2，一种石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置10，用于在已成型的粉料腔20底部铺撒高纯砂，包括储料组件100、散砂器200，所述储料组件100用于储存高纯砂，所述散砂器200包括连接件210、锥形分布板220，所述连接件210的一端与所述储料组件100连接，所述连接件210的另一端与所述锥形分布板220固定连接，所述锥形分布板220距已成型的粉料腔20底部140-240mm，所述锥形分布板220的斜面与水平面的夹角为27°-35°。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过设置石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置10，储料组件100通过连接件210与锥形分布板220连接，所述锥形分布板220距已成型的粉料腔20底部140-240mm，已成型的粉料腔20在预定的位置自转，打开储料组件100的底部，将高纯砂落到所述锥形分布板220上，通过所述锥形分布板220将高纯砂分散到已成型的粉料腔20的底部，用锥形分布板220代替操作人员手工散料，一方面可以将扬砂的高度降低，避免高纯砂散落到已成型的粉料腔20外面，减少原料高纯砂的浪费，且扬砂的高度降低，使得高纯砂不易粘贴在已成型的粉料腔20的侧壁上；另一方面，所述锥形分布板220代替操作人员手工扬砂，降低了劳动强度，节省了人力；再一方面，所述锥形分布板220与所述储料组件100配合能够进行持续扬砂活动，且使得扬砂的用量及扬砂的速度一致，进而已成型的粉料腔20的品质一致；又一方面，所述锥形分布板220的斜面与水平面的夹角为27°-35°，使得高纯砂下落至锥形分布板220上后能够沿所述锥形分布板220的下面滑落，所述锥形分布板220距已成型的粉料腔20底部140-240mm，使得高纯砂落到已成型的粉料腔20底部后不会反弹。
进一步的，所述锥形分布板220上设置数个散料孔221，以增加高纯砂的分散面积，在一定时间内，高纯砂下料量一定的情况下，分散面积越大使得高纯砂下料越均匀，在锥形分布板220的中部也会下料，增加已成型的粉料腔20底部石英砂散落的均匀性；若锥形分布板220上不开孔也可以控制下料速率来实现均匀性，但是消耗时间过长，从而影响工作效率。
进一步的，所述散料孔221的直径为2mm-2.5mm。
进一步的，所述散料孔221之间的轴心距为5mm-10mm。
具体的，所述锥形分布板220距已成型的粉料腔20底部140-240mm，所述锥形分布板220的斜面与水平面的夹角为27°-35°，使得高纯砂下落至锥形分布板220上后既能够沿所述锥形分布板220的下面滑落，也能从所述散料孔221下落。使得高纯砂在锥形分布板220两侧及锥形分布板220底部均能分散均匀。
进一步的，所述连接件210包括连接竖杆211、紧固抱箍212，所述连接竖杆211为3个以上，所述连接竖杆211在所述锥形分布板220上均匀分布，所述连接竖杆211的一端与所述紧固抱箍212连接，所述连接件210的另一端与所述锥形分布板220固定连接，所述紧固抱箍212抱紧在所述储料组件100上，所述连接竖杆211不仅将所述紧固抱箍212与所述锥形分布板220连接，且还能实现锥形分布板220与所述储料组件100的距离调节，并且所述连接竖杆211将所述锥形分布板220保持平稳，防止高纯砂突然下料，将所述锥形分布板220打翻，无法实现均匀扬砂。
进一步的，所述储料组件100包括料筒110、送料管120，所述料筒110的底部与所述送料管120的一端连接，所述送料管120的另一端被所述紧固抱箍212抱紧，通过设置送料管120，使得在调整锥形分布板220距所述已成型的粉料腔20底部的高度时，同时保证高纯砂下料后距锥形分布板220的高度，使得高纯砂既能在已成型的粉料腔20内部散料，并且所述高纯砂在散料的同时不会在所述锥形分布板220上乱溅，而是沿所述锥形分布板220的斜面滑下。
进一步的，所述送料管120上设置气动阀，以控制高纯砂下料及高纯砂的下料量。
进一步的，所述送料管120被所述紧固抱箍212抱紧的一端距锥形分布板220的顶部30-60mm，保证所述高纯砂在散料时不会在所述锥形分布板220上乱溅，而是沿所述锥形分布板220的斜面滑下。
请参看图3及图4，进一步的，所述石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置10还包括往复组件300，所述往复组件300包括：底板310、导轨320、丝杆330、驱动件340、架体350，所述底板310的两侧固定安装所述导轨320，所述底板310的一端安装所述驱动件340，所述导轨320与架体350滑动连接，所述丝杆330的端部通过联轴器与所述驱动件340连接，所述丝杆330的杆体中部与所述架体350连接，所述所述驱动件340为伺服电机，所述伺服电机驱动所述丝杆330正转、反转，以实现导轨320带动储料组件100及散砂器200左右往复移动，以减轻料筒110对丝杆330的压力。
进一步的，所述往复组件300还包括支撑架360，所述料筒110安装在所述支撑架360上。
进一步的，所述石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置10还包括支撑杆400，所述底板310能够沿所述支撑杆400上下移动。
具体的，所述底板310能够沿所述支撑杆上下移动的方式可以是气缸驱动底板310上下移动。
一种已成型的粉料腔石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂方法，使用如上所述的石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置10，包括以下步骤：
S1：所述驱动件340驱动所述丝杆330转动，所述丝杆330转动带动所述架体350沿着所述导轨320滑动至最大长度，使所述锥形分布板220的轴心与所述已成型的粉料腔20的轴心同轴；
S2：所述已成型的粉料腔20自转，所述料筒110的石英砂开始下料，打开所述驱动件340，所述驱动件340驱动所述丝杆330转动，所述架体350开始左右往复移动，带动所述锥形分布板220在所述已成型的粉料腔20的半径内左右移动。
具体的，所述丝杠正转、反转实现所述锥形分布板220的左右移动，当所述锥形分布板220从已成型的粉料腔20的轴心向左移动时，所述锥形分布板220散落面积逐渐增大，在已成型的粉料腔20自转速度一定时，所述丝杆330转动速度逐渐降低，当所述锥形分布板220从已成型的粉料腔20的最左侧向已成型的粉料腔20的轴心移动时，所述锥形分布板220散落面积逐渐减小，在已成型的粉料腔20自转速度一定时，所述丝杆330转动速度逐渐增加，以使已成型的粉料腔20底部的高纯砂散落均匀，通过所述丝杆330转动的圈数，可以精准控制所述丝杆330转动的速度；且不可驱动所述料筒110前后移动，因所述料筒110前后移动时，所述散落面积没有移动规律，会导致高纯砂散落不均匀。
为了便于理解，本发明通过以下实施例一、对比例一及对比例二进一步说明：
实施例一：
所述锥形分布板220上开设数个散料孔221，散料孔221的直径为2mm，散料孔221与散料孔221之间的轴心距为6mm，所述紧固抱箍212通过螺栓与所述送料管120的外壁固定，所述送料管120的端部距锥形分布板220的顶部45mm，所述驱动件340驱动所述丝杆330转动，所述丝杆330转动带动所述架体350沿着所述导轨320滑动至最大长度，使所述锥形分布板220的轴心与所述已成型的粉料腔20的轴心同轴，然后将所述锥形分布板220下降至所述已成型的粉料腔20内，所述锥形分布板220距已成型的粉料腔20底部140mm，所述已成型的粉料腔20始终自转，打开气动阀，所述料筒110的石英砂开始下料，同时打开所述驱动件340，所述驱动件340驱动所述丝杆330逐渐减速转动，所述架体350带动所述锥形分布板220从已成型的粉料腔20的轴心向左移动，然后所述驱动件340驱动所述丝杆330逐渐加速转动，所述架体350带动所述锥形分布板220从已成型的粉料腔20的最左侧向轴心移动，已成型的粉料腔20底部铺砂均匀后进行溶制成型，得到第一石英坩埚。
对比例一：
所述锥形分布板220上不开设散料孔221，所述紧固抱箍212通过螺栓与所述送料管120的外壁固定，所述送料管120的端部距锥形分布板220的顶部45mm，所述驱动件340驱动所述丝杆330转动，所述丝杆330转动带动所述架体350沿着所述导轨320滑动至最大长度，使所述锥形分布板220的轴心与所述已成型的粉料腔20的轴心同轴，然后将所述锥形分布板220下降至所述已成型的粉料腔20内，所述锥形分布板220距已成型的粉料腔20底部140mm，所述已成型的粉料腔20始终自转，打开气动阀，所述料筒110的石英砂开始下料，同时打开所述驱动件340，所述驱动件340驱动所述丝杆330转动，所述架体350带动所述锥形分布板220从已成型的粉料腔20的轴心向左移动，再从已成型的粉料腔20的最左侧向轴心往复移动，已成型的粉料腔20底部铺砂均匀后进行溶制成型，得到第二石英坩埚。
对比例二：
不设置锥形分布板220，通过所述送料管120直接送料，所述驱动件340驱动所述丝杆330转动，所述丝杆330转动带动所述架体350沿着所述导轨320滑动至最大长度，使所述送料管120的轴心与所述已成型的粉料腔20的轴心同轴，然后将所述送料管120下降至所述已成型的粉料腔20内，所述送料管120距已成型的粉料腔20底部140mm，所述已成型的粉料腔20始终自转，打开气动阀，所述料筒110的石英砂开始下料，同时打开所述驱动件340，所述驱动件340驱动所述丝杆330转动，所述架体350带动所述锥形分布板220从已成型的粉料腔20的轴心向左移动，再从已成型的粉料腔20的最左侧向轴心往复移动，已成型的粉料腔20底部铺砂均匀后进行溶制成型，得到第三石英坩埚。
对比例三：
所述已成型的粉料腔20始终自转，操作人员手工散砂，散砂均匀后，进行溶制成型，得到第四石英坩埚。
通过上述实施例、对比例制备得到的第一石英坩埚、第二石英坩埚、第三石英坩埚、第四石英坩埚进行对比，得到如表1所示数据。
表1
| 类别 | 铺砂时间/min | 石英坩埚均匀性 |
| 实施例一 | 2 | 1.1 |
| 对比例一 | 2 | 1.3 |
| 对比例二 | 2 | 2.2 |
| 对比例三 | 3 | 2.7 |
注：均匀性为石英坩埚透明层的厚度差值/mm，即Hmax - Hmin
由实施例一与对比例一对比可知，在散料器200的锥形分布板220上开设散料孔221，与锥形分布板220不开散料孔221相比，在散料时间相同的情况下，在锥形分布板220上开设散料孔221，使得高纯砂的分散面积增大，在一定时间内，高纯砂下料量一定的情况下，分散面积越大使得高纯砂下料越均匀。
由实施例一与对比例二对比可知，只通过送料管120进行散料，和设置散料器200散料相比，在散料时间相同的情况下，第一石英坩埚的均匀性远远优于第三石英坩埚的均匀性，且通过送料管120散料，散料会形成涡环状，底面散料会出现会凸出棱状。
由实施例一与对比例三对比可知，只通过人工散料，和设置散料器200散料相比，时间大大降低，且第一石英坩埚的均匀性远远优于第四石英坩埚的均匀性。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，用于在已成型的粉料腔底部铺撒高纯砂，其特征在于：包括储料组件、散砂器，所述散砂器包括连接件、锥形分布板，所述连接件的一端与所述储料组件连接，所述连接件的另一端与所述锥形分布板固定连接，所述锥形分布板距已成型的粉料腔底部140-240mm，所述锥形分布板的斜面与水平面的夹角为27°-35°。
2.如权利要求1所述的石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，其特征在于：所述锥形分布板上设置数个散料孔。
3.如权利要求2所述的石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，其特征在于：所述散料孔的直径为2mm-2.5mm。
4.如权利要求2所述的石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，其特征在于：所述散料孔之间的轴心距为5mm-10mm。
5.如权利要求1所述的石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，其特征在于：所述连接件包括连接竖杆、紧固抱箍，所述连接竖杆为3个以上，所述连接竖杆在所述锥形分布板上均匀分布，所述连接竖杆的一端与所述紧固抱箍连接，所述连接件的另一端与所述锥形分布板固定连接，所述紧固抱箍抱紧在所述储料组件上。
6.如权利要求5所述的石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，其特征在于：所述储料组件包括料筒、送料管，所述料筒的底部与所述送料管的一端连接，所述送料管的另一端被所述紧固抱箍抱紧。
7.如权利要求6所述的石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，其特征在于：所述送料管被所述紧固抱箍抱紧的一端距锥形分布板的顶部30-60mm。
8.如权利要求6所述的石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，其特征在于：所述石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置还包括往复组件，所述往复组件包括：底板、导轨、丝杆、驱动件、架体，所述底板的两侧固定安装所述导轨，所述底板的一端安装所述驱动件，所述导轨与架体滑动连接，所述丝杆的端部与所述驱动件连接，所述丝杆的杆体中部与所述架体连接，所述架体与所述储料组件连接。
9.如权利要求8所述的石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，其特征在于：所述往复组件还包括支撑架，所述料筒安装在所述支撑架上。
10.一种石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂方法，其特征在于：使用权利要求1-9任意一项所述的石英坩埚熔制前底部高纯砂扬砂装置，包括以下步骤：
S1：所述驱动件驱动所述丝杆转动，所述丝杆转动带动所述架体沿着所述导轨滑动至最大长度，使所述锥形分布板的轴心与所述已成型的粉料腔的轴心同轴；
S2：所述已成型的粉料腔自转，所述料筒的石英砂开始下料，打开所述驱动件，所述驱动件驱动所述丝杆转动，所述架体开始左右往复移动，带动所述锥形分布板在所述已成型的粉料腔的半径内左右移动。
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